ARDUINO E MOTIVAÇÃO ESTUDANTIL: ELABORAÇÃO DE UMA INTERVENÇÃO DIDÁTICO-PEDAGÓGICA BASEADA NA TEORIA DA AUTODETERMINAÇÃO

## ARDUINO E MOTIVAÇÃO ESTUDANTIL: ELABORAÇÃO DE UMA INTERVENÇÃO DIDÁTICO-PEDAGÓGICA BASEADA NA TEORIA DA AUTODETERMINAÇÃO

## Diogo Chitolina 1 , Paulo José Sena dos Santos 2 .

1 UFSC/PPGECT/ diogo.chitolina@ifsc.edu.br

2 UFSC/PPGECT/CFM, paulo.sena@ufsc.br

## Resumo

Uma Intervenção Didático-Pedagógica (IDP) foi desenvolvida, baseada na teoria da Autodeterminação (TAD), com o objetivo de investigar a potencialidade do Arduino em satisfazer as Necessidades Psicológicas Básicas (NPB) dos estudantes de Ensino Médio. Focando em uma abordagem prático-experimental, essa intervenção explorou o princípio da conservação da energia mecânica, criando um ambiente no qual os estudantes, sem experiências prévias, puderam interagir diretamente com os conceitos físicos através da programação e uso do microcontrolador. A IDP, composta por 34 atividades com nível de desafio crescente, abordou elementos como a prototipagem eletrônica, programação gráfica através do Ardublock , plotagem de gráficos, entre outros, voltados para propiciar uma exploração experimental dos princípios físicos. Neste trabalho é relatada a elaboração da intervenção, bem como uma rápida análise qualitativa que engloba entrevistas com dois estudantes participantes da aplicação piloto. Observou-se indícios de que os elementos elencados para o apoio às NPB foram atendidos na elaboração da IDP.

Palavras-chave : Motivação estudantil; Arduino; Intervenção didático pedagógica

## Introdução

A incorporação de tecnologias no âmbito educacional, sejam elas instrumentais, de informação e comunicação, assistivas, computacionais, entre outras, têm promovido constantes aperfeiçoamentos nas metodologias didáticas e procedimentos avaliativos. Mais do que mero reflexo das exigências do público escolar contemporâneo, a implantação dessas tecnologias e abordagens que delas se desdobram contribuem para a elaboração de cenários de aprendizagem que além de oportunizar compreensões adequadas tanto dos fenômenos naturais, quanto dos artefatos tecnológicos que permeiam o cotidiano do estudante, colaboram também para fomentar a motivação estudantil durante o processo de aprendizagem.

No contexto escolar, a motivação estudantil tem sido associada ao engajamento, à persistência, e à promoção do prazer, satisfação, bem-estar e interesse relacionados aos elementos que constituem o processo de ensino e aprendizagem (Cheon; Reeve, 2015; Ryan; Deci, 2017). De acordo com Clement et al . (2020), o construto motivação é geralmente entendido como o fator ou conjunto de fatores psicológicos que impulsionam o indivíduo a alcançar determinado resultado ou objetivo. Entretanto, de acordo com Davoglio e Santos (2017), a complexidade associada à motivação, resultante das complexas interações entre o indivíduo e o contexto socioambiental, faz com que o construto, que é amplamente difundido na área da educação, não tenha uma definição precisa mesmo nas publicações científicas.

Em relação a essa problemática, observa-se que um dos principais aportes teóricos utilizados para embasar os estudos motivacionais é a Teoria da

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

Autodeterminação (TAD). Fundamentada na premissa de que os seres humanos são organismos ativos e naturalmente propensos para o desenvolvimento autorregulado, essa macroteoria organísmica postula que essas propensões inerentes são sustentadas pela satisfação de três necessidades psicológicas básicas (NPB): autonomia, competência e pertencimento. Como a satisfação das NPB não se limita exclusivamente aos recursos internos do indivíduo, mas também depende de suportes externos fornecidos pelo ambiente, a TAD adquire seu caráter dialético. Outro pressuposto adotado pela TAD indica que a motivação pode variar em tipo (desmotivação, extrínseca e intrínseca), e em intensidade.

Tendo em vista que o ambiente escolar pode tanto apoiar quanto frustrar as NPB, observamos que, no contexto do ensino de física, a plataforma Arduino tem sido apresentada ao longo dos últimos anos como uma ferramenta com potencial para promover a observação, demonstração e realização de atividades práticoexperimentais, oferecendo condições para fomentar a melhoria da qualidade motivacional do estudante. De acordo com Moreira, et al . (2018), o Arduino caracteriza-se por ser uma plataforma de desenvolvimento e prototipagem eletrônica que permite integrar o computador a uma série de dispositivos eletrônicos, como sensores e atuadores, tornando-a um instrumento de interesse para a abordagem prático-experimental de temas da física. Embora o emprego didático do Arduino tenha aumentado nos últimos anos (Souza Junior, et al. , 2020), percebe-se a necessidade de ampliar as investigações sobre suas aplicações educacionais e seu potencial motivacional (Guven, et al ., 2020; Chitolina; Santos, 2024).

No contexto de um projeto mais amplo, ainda em desenvolvimento, que busca avaliar o potencial do uso do Arduino na satisfação das NPB e na melhoria da qualidade motivacional de estudantes de física, o presente trabalho tem como objetivo relatar a elaboração de uma intervenção didático-pedagógica (IDP) baseada nos princípios da TAD. Além disso, são apresentados os resultados de entrevistas realizadas com estudantes que participaram da aplicação piloto da intervenção em uma turma formal do ensino médio.

## Teoria da Autodeterminação e as Necessidades Psicológicas Básicas como base para a elaboração de uma intervenção didático pedagógica

Antes de nos atermos a descrição da IDP, cabe aqui uma breve discussão sobre alguns pressupostos da TAD que basearam sua elaboração. O caráter dialético e organísmico da TAD tem colaborado para a compreensão do ser humano como detentor de tendências inatas para a curiosidade e pelo aprendizado. Dentro dessa abordagem dialética, pressupõe-se que, enquanto eventos ambientais afetam o indivíduo ao oferecer desafios, feedbacks , escolhas, atividades interessantes, influências socioculturais e suportes, o indivíduo atua sobre esse ambiente em virtude de sua motivação intrínseca, buscando e promovendo modificações. À medida que as pessoas atuam sobre o ambiente, o ambiente gera demandas para que se adequem e se acomodem a ele, provocando novas formas de motivação. Entretanto, é comum observarmos que as instituições educacionais ainda falham ao não aproveitar essa motivação intrínseca quando frequentemente priorizam abordagens de controle externo, monitoramento, vigilância, avaliação e recompensas artificiais ao longo das ofertas de oportunidades de aprendizagem.

A TAD postula que os diferentes padrões de motivação observados entre os estudantes resultam da interação entre fatores intrínsecos, como as emoções, necessidades e experiências, e circunstâncias extrínsecas. Esses padrões de

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motivação variam ao longo de um continuum de autodeterminação, que abrange desde a desmotivação, caracterizada pela ausência de intencionalidade no comportamento, até a motivação intrínseca, onde o comportamento é percebido como inerentemente interessante e agradável. Entre esses extremos encontram-se quatro subtipos de motivação extrínseca (externa, introjetada, identificada e integrada), que são classificadas de acordo com o grau de percepção da fonte causal do comportamento. Quanto mais externa ao self é percebida a causa do comportamento, mais controlada é a motivação. Por outro lado, quanto mais interna é percebida a causa do comportamento, mais autônoma é a motivação (Ryan; Deci, 2017; Chitolina; Santos, 2024).

Outro pressuposto da TAD sugere que os estudantes podem apresentar uma melhoria na qualidade motivacional, ou seja, migrar dos estados motivacionais mais controlados para estados mais autônomos, quando se envolvem em atividades ou tarefas escolares que proporcionam suporte as suas NPB. Essas necessidades incluem: autonomia, que se refere ao sentimento do indivíduo de estar psicologicamente livre e autodeterminado; competência, que se relaciona ao sentimento de eficácia do indivíduo ao desenvolver-se e evoluir suas próprias habilidades; e pertencimento, que diz respeito ao sentimento do indivíduo de estar socialmente conectado e pertencente de forma significativa ao grupo. Salienta-se que estudantes com motivações mais autônomas apresentam maior engajamento no processo de aprendizagem e melhor desempenho acadêmico em comparação àqueles com motivação mais controlada (Ryan; Deci, 2017).

Diante da perspectiva de que a motivação estudantil resulta da relação dinâmica entre os recursos motivacionais internos e o contexto educacional que envolve o estudante, torna-se fundamental a construção de cenários educativos que, ao invés de frustrar, ofereçam suporte as NPB. Trabalhos como Stefanou, et al . (2004) e Ahmadi, et al . (2023) apontam que dentre os múltiplos fatores que influenciam na qualidade motivacional do estudante, seu engajamento com as atividades e sua aprendizagem, destaca-se o estilo motivacional do professor. Para os autores, a postura do professor, que pode variar entre controlador e apoiador da autonomia, exerce influência sobre a satisfação ou frustração das NPB. No quadro 1 são apresentados os principais elementos listados pelos autores no que tange a satisfação das NPB e que fundamentaram a elaboração da IDP.

Quadro 1 : Elementos de suporte às necessidades psicológicas básicas da IDP

Através da elaboração de intervenções pedagógicas que primam pelo apoio às NPB, existe a possibilidade de fomentar a melhoria da qualidade motivacional do

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estudante. Encontramos no Arduino uma ferramenta tecnológica com potencial para a construção desses ambientes educativos, uma vez que estudantes com motivações mais autônomas apresentam maior engajamento no processo de aprendizagem e melhor desempenho acadêmico em comparação àqueles com motivação mais controlada.

## Metodologia

Com o objetivo de apresentar uma nova abordagem do princípio da conservação da energia mecânica para estudantes sem experiência prévia com o Arduino, foi desenvolvida uma IDP. Essa intervenção, baseada nos preceitos da TAD, é composta por um conjunto de 34 atividades distribuídas, ao longo de dez aulas presenciais na unidade curricular de física. As atividades, formuladas como desafios flexíveis e adaptáveis, são projetadas com acréscimo gradual de dificuldade, tanto em relação ao uso do Arduino quanto à carga cognitiva dos conceitos físicos abordados. Essa progressão gradual foi planejada para manter os estudantes continuamente engajados e desafiados, visando a melhoria da qualidade motivacional através do suporte às suas NPB.

A IDP foi desenhada para acontecer no laboratório de informática escolar por este ser um espaço adequado para a interação dos estudantes com a plataforma Arduino. Além disso, a escolha deste espaço permitiu que as atividades presentes na IDP fossem integradas a um Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) para apoio ao ensino presencial. De forma estratégica, o AVA proporcionou a criação de um ambiente virtual organizado e acessível para a gestão das atividades, facilitando a interação dos estudantes com os conteúdos e objetos didáticos virtuais complementares, além de assegurar a condução segura e confidencial dos instrumentos de coleta de dados.

Considerando que o público-alvo da IDP é composto por estudantes sem experiências prévias em programação com Arduino, optou-se pelo emprego de uma metodologia de programação gráfica, através do plug-in Ardublock , em vez da programação textual usual disponível no ambiente de desenvolvimento integrado (IDE 1 ). A programação gráfica, realizada através da manipulação de blocos com comandos pré-definidos que são arrastados e encaixados conforme as necessidades da lógica de programação do usuário, permite que os estudantes se concentrem na lógica de solução dos problemas e na estruturação dos algoritmos, minimizando dificuldades inerentes que iniciantes enfrentam ao utilizar a programação textual.

A distribuição das atividades em fases, conforme apresentado no quadro 2, permite elucidar como a IDP foi estruturada. A fase um restringe-se a organização inicial com a formação das equipes, apresentação das tarefas contínuas (aquelas que se prolongam pela IDP) e demonstrações lúdicas do Arduino. A segunda fase engloba as bases iniciais da ferramenta Arduino (programação, prototipagem e emprego de componentes eletrônicos e sensores) tendo como pano de fundo temas relacionados a energia luminosa e energia sonora. A terceira fase envolve a exploração do princípio da conservação da energia mecânica no sistema massa-mola vertical tomando como inspiração o dispositivo descrito por Barbosa e Corrallo (2021). Já a quarta e última fase compreende a produção em equipe de um 'relatório final', bem como sua apresentação para a turma.

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Quadro 2 : Organização geral das atividades

Com o intuito de verificar a aceitabilidade e a funcionalidade da IDP, sua versão piloto foi aplicada em uma turma de segundo ano de um curso técnico integrado ao ensino médio. Foram coletados dados quantitativos e qualitativos, porém, o foco deste trabalho gira em torno das entrevistas feitas com uma amostra de estudantes após sua participação nos dez encontros da IDP.

## Resultados

A turma selecionada para aplicação da versão piloto da IDP é composta por 29 estudantes regularmente matriculados em uma turma de segundo ano de um curso técnico integrado ao ensino médio. A amostra deste estudo compreende 23 estudantes que assentiram em participar da pesquisa através da assinatura do TCLE 2 , ou TALE 3 quando menores de 18 anos. A média de idade dos participantes é de 16,8 ±0,6 anos e o período de aplicação compreende outubro a dezembro de 2023. O projeto de pesquisa relacionado a este trabalho foi aprovado pelo comitê de ética em pesquisa com seres-humanos sob número do CAAE 4 71236223.0.0000.8146.

Análises quantitativas relacionadas à essa aplicação piloto foram relatadas por Chitolina e Santos (2024). Os autores apresentam evidências estatísticas indicando que a participação dos estudantes na IDP foi capaz de promover influência positiva sobre a percepção de apoio as NBP e melhoria na qualidade motivacional dos estudantes participantes. Desta forma, para complementar essas análises quantitativas, os estudantes foram convidados a participar de entrevistas posteriores a sua participação nas atividades da IDP. Como a finalização da intervenção coincidiu com a conclusão do ano letivo, apenas dois estudantes participantes aceitaram o convite para serem entrevistados.

Apesar do número reduzido, a análise das entrevistas, permitiu verificar algumas percepções estudantis sobre o apoio às NPB oferecido pela IDP conforme previsto no quadro1. O suporte à autonomia organizacional e procedimental foi manifestado de forma implícita, uma vez que a própria IDP orientou os estudantes a escolherem os membros de suas equipes e definir as funções que cada um desempenharia, concedeu liberdade para que as atividades fossem geridas pelas próprias equipes, e ofereceu possibilidades de escolha tanto para o uso e manuseio dos sensores e demais materiais quanto na forma como as competências eram

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demonstradas pela equipe. Ainda no que se refere à percepção de suporte à autonomia, abrangendo seus aspectos procedimental e cognitivo, as respostas obtidas nas entrevistas indicam que os estudantes perceberam apoio ao longo da IDP.

Os fragmentos contidos no quadro 3 permitem verificar elementos de apoio a autonomia cognitiva e procedimental fomentados pela IDP. Houve percepção positiva dos estudantes em relação a presença de oportunidades para discussões sobre as múltiplas estratégias e abordagens para solução dos desafios propostos. Além disso, os fragmentos confirmam o incentivo a solução independente desses desafios e a disponibilização de tempo para a tomada de decisões e reavaliação de erros.

Quadro 3 : Fragmentos das entrevistas ilustrando suporte à autonomia

Em relação a necessidade de competência, destacamos no quadro 4 alguns fragmentos que ilustram as percepções dos dois entrevistados. Fragmentos numerados como 7, 8 e 9 permitem verificar que os estudantes perceberam a IDP como uma experiência que ofertou desafios em nível ótimo, flexíveis e com nível crescente de dificuldade. Entretanto, os fragmentos 6 e 10, revelam divergências nas percepções dos entrevistados quanto à oferta de feedbacks informativos e positivos por parte do professor no decorrer da IDP.

Quadro 4 : Fragmentos das entrevistas ilustrando suporte à competência

No que tange a necessidade de pertencimento, foi observado que os dois entrevistados tiveram percepções distintas em relação ao suporte dessa necessidade. No quadro 5, observa-se que, enquanto o Estudante 1 percebeu uma falta de

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entrosamento com sua equipe ao longo da IDP, o Estudante 2 relatou experiências que sugerem o incentivo à realização colaborativa dos desafios, o estabelecimento de vínculos entre colegas e a promoção ativa da cooperação, evidenciando uma percepção positiva de apoio a essa necessidade.

## Quadro 5 : Fragmentos das entrevistas ilustrando suporte ao pertencimento

## Considerações finais

Com o propósito de avaliar o potencial motivacional da plataforma Arduino quando aplicada em atividades prático-experimentais no contexto do ensino da física, foi desenvolvida uma IDP baseada nos preceitos da TAD. Essa intervenção teve o objetivo de apresentar uma nova abordagem do princípio da conservação da energia mecânica. A implementação da versão piloto da IDP possibilitou a realização de entrevistas com dois estudantes participantes. Contudo, devido à coincidência entre a conclusão da IDP e o término do ano letivo, o tempo disponível para a condução de entrevistas foi bastante limitado, resultando em uma baixa adesão dos estudantes a essa etapa da pesquisa.

Apesar do número reduzido de entrevistas, foi possível constatar que a implementação piloto da IDP conseguiu criar um ambiente educativo de suporte às NPB dos estudantes, conforme sua proposta. Fragmentos das falas dos entrevistados revelaram percepções positivas em relação ao apoio à autonomia, à competência e ao pertencimento. Contudo, aspectos como: o feedback positivo oferecido pelo professor, a experiência colaborativa na realização dos desafios e o estabelecimento de vínculos entre a equipe, foram percebidos de maneira distinta pelos participantes. Esse fato sugere que a IDP possui potencial para melhorar a qualidade motivacional dos estudantes participantes, mas também indica a necessidade de ampliar o número de entrevistados em aplicações futuras para a obtenção de resultados mais robustos e identificar as possíveis causas dessas percepções divergentes.

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